求助：QE计算金属表面功函数时，如何设置偶极矫正的参数

时光的邂逅

请教各位老师，我想通过QE来计算金属表面及第二相表面的功函数，但是对于表面模型计算时要加入偶极矫正，请问QE如何实现偶极矫正参数的设定呢？

我在其他论坛上看到如下的一个例子，但是不太明白里面的一下参数设定，（eamp，emaxpos，eopreg）？？？分别代表什么？？？对于金属表面如何设置呢？？?

&CONTROL               tefield=true., dipfield=.true.   ####打开偶极矫正/
&SYSTEM  
     edir = 3,                              ####  对z轴进行矫正
     eamp = 0.001,                     ####  ?????
     emaxpos=0.99,                    ####  ?????
     eopreg=0.01,                      ####   ?????
/

请各位老师不吝赐教。

卡开发发

我认为你可以看下手册（www.quantum-espresso.org/Doc/INPUT_PW.html）eamp那段描述，应该还算比较详细吧，其他几个关键字手册也有对应的说明。另外，有偶极矩的情况做法也不只是做偶极修正，你也可以限定Poisson方程求解过程中的边界（assume_isolated）。

时光的邂逅

卡开发发 发表于 2021-12-19 01:54
我认为你可以看下手册（www.quantum-espresso.org/Doc/INPUT_PW.html）eamp那段描述，应该还算比较详细吧， ...

谢谢老师，请问老师那个限定Poisson方程那个该怎么实现呢

时光的邂逅

卡开发发 发表于 2021-12-19 01:54
我认为你可以看下手册（www.quantum-espresso.org/Doc/INPUT_PW.html）eamp那段描述，应该还算比较详细吧， ...

谢谢老师，请问那个限定Poisson方程的该如何实现呢

卡开发发

时光的邂逅 发表于 2021-12-20 09:17
谢谢老师，请问那个限定Poisson方程的该如何实现呢

assume_isolated='esm'以及esm组合，或者可以用assume_isolated='2D'。

时光的邂逅

卡开发发 发表于 2021-12-20 18:45
assume_isolated='esm'以及esm组合，或者可以用assume_isolated='2D'。

谢谢老师，我试试哈

时光的邂逅

卡开发发 发表于 2021-12-20 18:45
assume_isolated='esm'以及esm组合，或者可以用assume_isolated='2D'。

对于slab的计算，发现开偶极矫正之后会大大的增加计算量。想请教一下老师，偶极矫正是在计算relax时候开，还是在计算scf的时候开，亦或者两者都需要开着。

卡开发发

时光的邂逅 发表于 2021-12-22 16:32
对于slab的计算，发现开偶极矫正之后会大大的增加计算量。想请教一下老师，偶极矫正是在计算relax时候开 ...

scf开就行，或者先不开relax，之后再开了继续relax。我个人经验上，一般而言这部分贡献不会很大，也很少能导致结构能显著变化。

时光的邂逅

卡开发发 发表于 2021-12-22 16:45
scf开就行，或者先不开relax，之后再开了继续relax。我个人经验上，一般而言这部分贡献不会很大，也很少 ...

懂了，谢谢老师的解答

丁越

卡开发发 发表于 2021-12-20 18:45
assume_isolated='esm'以及esm组合，或者可以用assume_isolated='2D'。

老师，我对比测试了一下CO吸附在Ni(111) slab模型中用“assume_isolated=2D”和“添加saw-like potential（电场）” 进行偶极校正的区别，发现前者会造成真空区域静电势能是波动的，不会校正到一个比较平直的值，是不是这个方法用于slab的偶极校正是不太恰当的？而后者校正后真空区域静电势能确实是比较平直了。下边第二幅图是增加了模型大小和真空层厚度，但是和小模型测试的结果是一致的。

1. &CONTROL
   
2. …
   
3. tefield         = .true.   
   
4. dipfield        = .true.
   
5. …
   
6. /
   
7. & SYSTEM
   
8. …
   
9. edir            = 3
   
10. emaxpos         = 0.55
    
11. eopreg          = 0.06
    
12. eamp            = 0.0005
    
13. …
    
14. /

复制代码

卡开发发

丁越 发表于 2022-5-6 13:51
老师，我对比测试了一下CO吸附在Ni(111) slab模型中用“assume_isolated=2D”和“添加saw-like potential ...

"assume_isolated=2D"的方法也要给予足够的真空层，建议做好测试，其他情况我了解有限，可能得专门去研究下"assume_isolated=2D"的实现方式。上下两个模型高度是相同的？

丁越

卡开发发 发表于 2022-5-7 01:57
"assume_isolated=2D"的方法也要给予足够的真空层，建议做好测试，其他情况我了解有限，可能得专门去研究 ...

老师，第二个真空层稍微高一点。第一个模型z方向高度22埃，O原子到晶胞边界长度约为17埃；第二个模型z方向长度30埃，O原子到晶胞边界长度约为17埃，加上slab底端距离边界2埃，真空层一共是19埃。


还有一个问题请教您：我看QE的开发者答疑中有封邮件恰好问的是slab模型的偶极校正（https://www.mail-archive.com/use ... o.org/msg37453.html），开发者回复说他倾向于使用ESM方法，并且他建议使用该方法时开启nosym=.true. ，但是我不太清楚是否要加这个关键词？

丁越

卡开发发 发表于 2022-5-7 01:57
"assume_isolated=2D"的方法也要给予足够的真空层，建议做好测试，其他情况我了解有限，可能得专门去研究 ...

我思考了一下到底要不要加偶极校正以及什么时候加，老师您看我的观点对不对：
1. 对称slab一定不需要加偶极校正么？我觉得不是。当对称slab上表面吸附原子时，由于PBC条件（即真空-slab-真空-slab...），在slab的上下两侧的静电势能是不同的，所以造成了“表面偶极”，这个会影响如能量啊、吸附分子的电子结构。。但是当我们把真空层增加到一定程度时，slab两侧之间静电势能差的斜率就被拉到接近0了。就如下面的CO-Ni111大模型z方向平均静电势能所示，由于真空层很高，所以本来存在的两侧静电势能差就很不明显了，没必要加偶极校正，加了也是徒增计算量，对结果改进甚微。但是当吸附的分子比较大导致两侧静电势能差异很显著时，这种情况下需要加偶极修正。
2. 不对称slab一定要加偶极校正么？我觉得如上讨论，真空层高度是比较关键的因素。理想的slab模型因该是真空层方向无限高，并且没有周期性的，这样才符合实际的界面问题。当我们负担不起高的真空层时，表面偶极仍比较明显，所以得加上修正。但是真空层很大时，修正也可以不需要。

卡开发发

丁越 发表于 2022-5-7 10:34
我思考了一下到底要不要加偶极校正以及什么时候加，老师您看我的观点对不对：
1. 对称slab一定不需要加 ...

这个问题有些咬文嚼字了，如果体系是对称的slab单侧吸附分子，其实还是不对称的slab，要构造成对称的slab就要在下表面等价的位置也同样吸附CO才会使得z方向平均静电势是对称的。核心问题在于，能量和吸附能与平均静电势随着真空层收敛的速度不一样，要讨论功函数则平均静电势必须存在平台区域，这个情况要苛刻很多；而只是简单算算吸附能吸附结构，一般体系有足够的真空可能可以保障吸附能可靠（但不是绝对的，所以做好测试很重要）。

校正的目的就是为了能够使用比较小的真空层能达到与z->∞接近的结果，不过基于grid-base/fft-base的方法必须得有个三维的晶格，并且计算量是是依赖晶格尺寸的，要让z取得足够大显然也不现实，这才是核心矛盾。但是说，是不是加了各种各样的修正就能使用足够小的真空，不尽然，就算采用截断的Coulomb势也还是得保证体系自身应该有的边界条件。

卡开发发

丁越 发表于 2022-5-7 09:52
老师，第二个真空层稍微高一点。第一个模型z方向高度22埃，O原子到晶胞边界长度约为17埃；第二个模型z方 ...

那看上去大概率还是真空层的问题，楼上简单提了一些。我自己实测下来也是esm的方法稳定一些，2d的情况SCF一般要难收敛些，表面体系绝大部分情况用不上对称性，关了也慢不了多少。